Maya模拟商业产品灯光教程

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导言：
这是作者以实际拍商业产品的打灯原理，搬到CG应用来做一个教程。使用了maya及mental ray做示范，不过作者讲解的灯光理论能够应用在不同的软件上，希望对大家有所帮助。

场景设定：
拍商业产品主要分为直接照明及间接照明两种，我今次会讲间接照明在反光物品上的应用。因为反光物品如用直接照明，会令对比过强，使用间接照明就能够给予物品柔和的质感，也可以柔化阴影。以下这幅图就是拍摄反光产品的灯光设置。（图01）

图01

设置解说：

1.背景通常用一张弯曲的白纸，这样就可以避免看见墙及地面的交界线，而且给人一种自然舒服的感觉。

2.左边有一块反光板，实际拍摄也只是用普通的白色纸板，在MAYA里我用了纯白色的Lambert材质，和背景是一样的。

3.右边的柔光灯是这个场景的主光源，我在MAYA里用一个shader代替。

创立一个Lamert材质，把Ambient设为 0.1，在Color及Incandescence连接Ramp，Ramp的类型改用Circular Ramp。把颜色改为中心白色, 外围灰色

4.玻璃材质：今次的产品是一个玻璃瓶，所以顺便讲解一下玻璃材质的设定。

在mental ray materials里面，建立一个dielectric material*

Col就是材质本身的颜色Ior(Index of Refraction) 折射率，根据真实的玻璃折射率，我在这里改做1.65。

* dielectric material在物理及material science的确存在的，dielectric就是不导电的物质(玻璃, 水及多种液体)，不导电的物质特性就是会根据光子入射角不同，而有不同程度的反射。引用Fresnel's formula (dielectric 材质就是以这条公式计算)。当光子入射角为直角时，就会以传动的方法在表面带走光能；而入射角越接近0，就会反射越强。这就是我们为什么会见到玻璃瓶的正面反射是比较弱，而侧边的反射是最强。

5.另外有人会问，很多人是透过水而触电致活，为什么是不导电的物质呢？

以物理上，纯水就是H2O，有一种两极化的特性，遇上电流就会另到极性增强，而抵销了电场。但是H2O液化时有另一种特性，离子会变成不稳定状态(ions: OH- & H+)，现实中的水也会带有杂质(不同的金属物质)，所以是高导电性。但是结了冰就是不导电体了。

实例讲解：

第一步

好，现在回到MAYA里面，场景设置好，跟着就用mental ray render试试看，把render setting的渲染器设为mental ray。Quality presets用production吧，跟着打开Final Gather attribute，勾选Final gather项目，渲染来看看。（图02）
注意：将render options内的Enable Default Light关掉。

图02

第二步

效果非常暗，我们把柔光灯再弄亮一点，再打开Ramp attribute，点选白色控制点的Selected Color，在color chooser内，如果你看见是RGB模式的话，就改为HSV模式然后把V的数值改为3.5，再渲染一次。（图03、04）

图03

图04

第三步

还觉得比较暗，再在render setting中，把Final Gather attribute的Secondary diffuse bounces勾选。Secondary diffuse bounces的意思就是把光源照着的地方，会产生bounce light的效果，如果对象有颜色的话，也会产生color bleeding的现象。设定如下图。渲染时间0:42s。（图05、06）

图05

图06

第四步

地面的阴影感觉怪怪的，蓝色玻璃的阴影应该也有一点蓝色。我们再把render setting调整一下，把Trace depth改为4, Trace reflection及Trace refraction为2。（图07、08）
渲染时间0:43s。

图07

图08

第五步

有一点点效果吧....不过好像还不够。这次把Trace depth改为8，Trace reflection及Trace refraction为4。（图09）

图09

清楚看见蓝色的阴影吧，有时候遇到透明的对象，就要懂得ray trace的计算方法，附上MAYA menu中的插图。图中的数字就是计算ray trace时的数目。（图10）

图10

第六步

现在渲染出来的背景有一些点，这是因为Final gather rays不够，把Final gather rays改为400。（图11）
渲染时间 1:14s

图11

第七步

渲染时间长了，不过还有细少的杂点，把Final gather rays改为1000。（图12）
渲染时间 1:55s

图12

第八步

效果好了很多，不过渲染时间大大增加了。其实我们可以个别调整Final gather rays的数目，我们先来分析场景吧!在render setting中，把Final Gather attribute的Enable map visualizer勾选。（图13）

图13

渲染一次之后，你在场景中就会看见很多红点，这样就可以分析场景中Final gather rays的分布情况。（图14）

图14

第九步

现在我们知道背景是面积最大，需要最多rays。就选择背景，打开attribute editor在mental ray项目里有一栏叫做Final Gather Override，勾选它，Final gather rays改为1000。另外我在Min Radius及Max Radius设置了数值，这个数值是跟据我的场景中的大小来计算。现在这个场景的大小是130个单位，Max Radius数值是场景单位的10%，而Min Radius数值是Max Radius的 10%, 如图。（图15）

图15

跟着可以将Final gather rays改回400。（图16）
渲染时间 1:35s

图16

呵呵，省回了20秒，如果制作大场景时，懂得灵活运用，必定省回不少时间。

这一个设置，大家可以因应情况作出改变。举例我觉得右边光位太贴边，那我把柔光灯的位置移前一点，现在右方多了一条黑边，而且光影位置也有些不同。因为移前了柔光灯的原故，所以我把它收窄了少许，以免反射的影像过大。还有一点要注意，之前提到的dielectric material特性，正面的反射会比侧面少，所以把柔光灯再弄光一点，白色的HSV-V数值增加为5。（图17）

图17

第一个灯光设置。（图18）

图18

第二个灯光设置。（图19）

图19

最后我附上一些常见物质的折射率（Index of Refraction）给各位参考:

　　物质 折射率

　　Vacum 1.0

　　Air 1.00029

　　Ice 1.31

　　Water at 20 C 1.33

　　Acetone 1.36

　　Ethyl alcohol 1.36

　　Sugar solution (30%) 1.38

　　Fluorite 1.433

　　Fused quartz 1.46

　　Glycerine 1.473

　　Sugar solution (80%) 1.49

　　Typical crown glass 1.52

　　Crown glass 1.52-1.62

　　Sodium chloride 1.54

　　Polystyrene 1.55-1.59

　　Carbon disulfide 1.63

　　Flint glass 1.57-1.75

　　Heavy flint glass 1.65

　　Extra dense flint 1.72

　　Methylene iodide 1.74

　　Sapphire 1.77

　　Rare earth flint 1.7-1.84

　　Lanthanum flint 1.82-1.98

　　Arsenic trisulfide glass 2.04

　　Diamond 2.417